CN108950190A - 一种应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,该铁矿混匀粉组成及重量百分含量为:还原铁粉:2~10%,巴西卡粉:5~25%,巴西粗粉:15~35%,澳大利亚西部粉:15~25%,澳大利亚FB粉:15~25%,印度粗粉:5~25%。本发明将直接还原铁生产过程中产生的副产物还原铁粉成功应用于烧结混匀矿中,并通过配加合适的铁矿石,克制还原铁粉同化温度低、液相流动性差、液相强度低和铁酸钙生成能力差等不利因素,从而保证还原铁粉的应用效果。
Description
技术领域
本发明属于炼铁原料准备和烧结生产技术领域,具体涉及一种应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉。
背景技术
直接还原铁生产是一个较为成熟的短流程炼铁工艺,目前全世界的产能在7000万吨以上,主要分布在中东、东欧等地,其中中东地区占了近5000万吨的份额。在直接还原铁生产过程中,直接还原炉生产线产生的未被完全还原、未形成面包铁的粉状物被称作还原铁粉,这种副产品有着品位高(最高品位可达80%以上)、有害杂质含量少等优点。由于中东地区缺少烧结机生产工艺,无法有效应用这些资源,因此,这些还原铁粉多以较低价格销售到中国、西欧等地。
还原铁粉由于粒度细、熔化温度低、单质铁含量高,目前还没有企业直接用于烧结配料的案例,但直接还原铁生产过程中产生的另一种副产物球团碎(还原性球团生产线产生的球团筛下粉),在很多钢铁企业有直接配料的案例,都出现烧结返矿率升高、强度降低、还原性变差等负面影响,经分析,球团碎和还原铁粉都存在同化温度低、液相流动性差、液相强度低等类似问题,这正是造成烧结矿质量指标变差的主要原因,而且还原铁粉烧结基础性能比球团碎更差,同化温度、液相强度更低,因此,目前企业无法直接回收利用还原铁粉。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,解决直接还原铁工艺产生的副产物还原铁粉应用于烧结生产时造成的烧结矿强度降低、返矿率升高、还原性变差等问题。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
本发明对还原铁粉的烧结基础性能进行分析研究,再通过配加合适的铁矿石,克制还原铁粉同化温度低、液相流动性差、液相强度低和铁酸钙生成能力差等不利因素,从而保证还原铁粉的应用效果。
一种应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其组成及重量百分含量为:还原铁粉:2~10%,巴西卡粉:5~25%,巴西粗粉:15~35%,澳大利亚西部粉:15~25%,澳大利亚FB粉:15~25%,印度粗粉:5~25%。
进一步,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的成份控制范围为:TFe:61~62%,SiO2:4.5~5.5%,Al2O3:2~2.5%,S≤0.05%,P≤0.1%。
优选的,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的组成及重量百分含量为:还原铁粉:5%,巴西卡粉:18%,巴西粗粉:21%,澳大利亚西部粉:20%,澳大利亚FB粉:20%,印度粗粉:16%。
优选的,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的成份为:TFe:62.0%,SiO2:5.0%,Al2O3:2.25%,S:0.02%,P:0.055%,以重量百分比计。
本发明所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的同化温度为1250~1280℃,灼减量≤5%。
再,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中还原铁粉的化学指标如下:TFe:70~90%,SiO2≤5%,Al2O3≤3%,S≤0.1%,P≤0.2%,以重量百分比计。
本发明所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中巴西卡粉的化学指标如下:TFe:64.5~67.5%,SiO2≤2.5%,Al2O3≤2.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
本发明中,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中巴西粗粉的化学指标如下:TFe:59~63%,SiO2≤9%,Al2O3≤2.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
本发明中,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中澳大利亚西部粉的化学指标如下:TFe:56.5~58.5%,SiO2≤7.5%,Al2O3≤3.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
本发明中,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中澳大利亚FB粉的化学指标如下:TFe:57.5~59.5%,SiO2≤6.5%,Al2O3≤3.0%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
本发明中,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中印度粗粉的化学指标如下:TFe:60~63%,SiO2≤5.5%,Al2O3≤5.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
本发明在系统分析、研究直接还原铁工艺及其副产品还原铁粉的烧结冶金性能,通过合理搭配与还原铁粉性能匹配的铁矿石,解决了其在烧结过程中同化温度低、液相流动性差、液相强度低和铁酸钙生成能力差的问题,最终克服了还原铁粉对烧结矿质量的负面影响,满足了炼铁生产降本、增效的需求。
具体的,本发明首先是分析了还原铁粉的烧结性能,研究其对烧结矿质量产生负面影响的深层原因,然后选择能够与之形成互补的铁矿石进行搭配,从而消除其冶金性能的缺陷,发挥其品位高、杂质少等优势。
本发明研究得出各种铁矿粉的粒度和冶金性能指标评价如表1所示。
表1
由表1可知,巴西卡粉和巴西粗粉两种巴西矿具有较高的同化温度,可以弥补还原铁粉同化温度低、液相强度低的问题,澳大利亚西部粉和澳大利亚FB粉两种澳矿具有液相流动性好的特点,可以弥补还原铁粉液相分布不均造成的返矿率高的问题,而使用印度矿可以调节Al2O3含量,促进铁酸钙的生成。在烧结性能和冶金性能的平衡方面,还原铁粉之外的五种原料相互之间也有着互补作用,为保证混匀粉的综合性能提供了保障,详细分析如下:
(1)本发明选择添加巴西卡粉和巴西粗粉两种原料,用于克服还原铁粉同化温度低的问题,保证所得铁矿混匀粉同化温度不低于1250℃,但同时也不宜高于1280℃,同化温度过低会导致液相过分丰富,造成烧结矿大孔薄壁,引起强度降低、还原性变差,同化温度过高则不利于液相生成,液相过少会造成返矿率升高、强度降低。因此,本发明铁矿混匀粉配方中控制巴西卡粉含量在5~25%之内,巴西粗粉含量在15~35%之内。
(2)本发明选择添加澳大利亚西部粉和澳大利亚FB粉,用于解决还原铁粉液相流动性差的问题,铁矿混匀粉的液相流动性差会造成烧结矿液相分布不均匀,造成返矿升高。因此,本发明铁矿混匀粉配方中控制澳大利亚西部粉含量在15~25%之内,澳大利亚FB粉含量在15~25%之内。
(3)本发明选择添加印度粗粉可调整同化温度,还用于调节混匀粉中Al2O3含量,让含有还原铁粉的混匀粉中Al2O3与SiO2的比值保持在0.45左右,这一比值在烧结过程中更有利于促进复合铁酸钙的形成,复合铁酸钙是生产高碱度烧结矿生产过程中产生的强度最高、还原性最好、黏结强度最高的液相,Al2O3含量过低时不利于复合铁酸钙的形成,但Al2O3过高时会造成液相流动性差等问题,因此需要控制在一个合适的范围(2~2.5%)。因此,本发明铁矿混匀粉配方中控制印度粗粉含量在5~25%范围内。
(4)本发明通过调整巴西卡粉与巴西粗粉、澳大利亚西部粉与澳大利亚FB粉的比例,使配加了还原铁粉的混匀粉中SiO2含量控制在4.5~5.5%之间,SiO2含量的控制是为了在烧结大比例混匀粉或全部是本发明混匀粉时能够保证基础的烧结性能。实践证明,烧结矿的SiO2含量控制在4.5~5.5%之间,有利于生产出优质的烧结矿产品,对于料层厚、漏风率低的大型烧结机,SiO2含量可低一些,对于料层薄、漏风率高的小型烧结机,SiO2含量需要高一些,可根据实际生产需求进行适当调节。
本发明结合表1中各种原料的化学指标、烧结基础性能等指标,通过上述4个方面的选择和搭配,在还原铁粉的配比处于一定范围内(2~10%)时,可有效克服还原铁粉在同化温度、液相流动性、液相强度、铁酸钙生成能力等方面的缺陷,使烧结矿符合高强度、低返矿率、高还原性等质量要求,从而得到最佳的铁矿混匀粉的性能指标。
对本发明所述铁矿混匀粉,再配加适当的固体燃料、生石灰粉、白云石粉进行烧结生产,得到的烧结矿成份为:TFe:54.9~56.7%,FeO:7~9%,SiO2:4.9~5.8%,CaO:9.2~10%,MgO:2.7~3.0%,Al2O3:2.1~2.5%,碱度R:1.75~1.85。行业经验证明,烧结矿的碱度R(R=CaO/SiO2)在1.75~1.85范围内、烧结矿的SiO2含量在4.9~5.8%范围内完成符合烧结矿质量要求,尤其是,本发明铁矿石混匀粉烧结后烧结矿中SiO2含量为4.9~5.8%,SiO2含量过低会影响液相的生成量,造成烧结矿强度低、低温还原粉化率高,SiO2含量过高会引起玻璃质增加,造成烧结矿强度降低、还原性降低。同时,企业在料层厚、漏风率低的大型烧结机上生产烧结矿时,会选择生产高品位-低硅的烧结矿,反之则选择生产较低品位-高硅的烧结矿,上述烧结矿成份中TFe、SiO2含量范围完全可覆盖企业对高品位-低硅、低品位-高硅的生产需求。可见,上述烧结矿能够符合大多数企业对烧结矿质量的要求。
使用上述烧结矿配15%的块矿(TFe63%)和10%的球团矿(TFe62%)进行高炉冶炼,所得指标为:入炉矿品位:56.8~58.2%,燃料比:490~515kg/t,炉渣Al2O3:16~16.5%,炉渣MgO:10~11%,R2:1.15~1.2。本发明中高炉炉渣的Al2O3含量控制在不超过17%,镁铝比控制在0.6~0.7,二元碱度控制在1.15~1.2,这是一个低消耗、低成本的结构。同时,高炉指标中入炉矿品位可达到56.8~58.1%,因为该入炉矿品位与烧结矿的品位密切相关,入炉矿品位在上述范围内可将烧结矿品位控制在合适范围内,进而将烧结矿中SiO2含量在4.5~5.5%范围内,过度地提高或降低烧结矿品位势必造成烧结矿SiO2超出其合理的控制范围,影响烧结矿质量,进而给高炉生产造成影响。可见,上述范围的高炉指标符合目前多数钢铁企业的要求。
因此,本发明所提供的铁矿混匀粉符合当前大多数企业对烧结矿成份和高炉指标的控制要求,完全可以全部使用本发明所述的铁矿混匀粉进行烧结生产,并全部应用于高炉冶炼。
本发明经过准确的设计,使铁矿混匀粉能够生产出优质烧结矿,在设计完成后,使用智能化的混匀料加工设备进行配料、混料生产,得到本发明所述的铁矿混匀粉。
本发明的有益效果:
本发明将直接还原铁生产过程中产生的副产物还原铁粉成功应用于烧结混匀矿中,同时通过添加巴西矿(5~25%巴西卡粉+15~35%巴西粗粉),克服还原铁粉同化温度过低的问题;通过添加澳矿(15~25%澳大利亚西部粉+15~25%澳大利亚FB粉),克服还原铁粉液相流动性差的问题;通过添加5~25%印度粗粉,保持合适的铝硅比,保证了复合铁酸钙的生成,从而全面克服了还原铁粉的性能缺陷,使得混匀矿的烧结成份、基础性能以及烧结性能得到了保障。同时,由于本发明有效应用了还原铁粉等低价资源,也使得炼铁成本有了显著的降低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施例1-5的铁矿粉混料组成及重量百分含量如表2所示,混料配方中各种铁矿的化学指标如表3所示,各中铁矿经使用智能化的混匀料加工设备进行配料、混料生产,得到铁矿粉混料。
本实施例1-5所得铁矿粉混料中各化学元素、化合物、粒度的化学指标如表4所示。
全部使用实施例1-5的混匀粉生产的烧结矿成份如表5所示,高炉在配15%的块矿(TFe63%)和10%的球团矿(TFe62%),冶炼后指标如表6所示。
本发明生产的铁矿混匀粉产品,在企业应用时可有效替代巴西和澳大利亚的主流矿产品,在成本降低的同时,达到优质烧结矿的目标。表7是河北武安某企业的应用实例,其烧结矿指标情况对比结果如表8所示。
由表8可知,通过生产试验对比,企业使用本发明配加还原铁粉的五种铁矿混匀粉分别替代30%左右的其它铁粉进行烧结生产,烧结矿转鼓强度升高、返矿率降低,还原性基本与原方案持平,铁成本降低幅度高达10元/t以上,充分显现出了还原铁粉在烧结、炼铁方面的降本、增效作用。
表2 单位:重量百分比,%
表3
表4
表5 单位:重量百分数,%
表6
表7 单位:质量百分数,%
表8
Claims (10)
1.一种应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其组成及重量百分含量为:还原铁粉:2~10%,巴西卡粉:5~25%,巴西粗粉:15~35%,澳大利亚西部粉:15~25%,澳大利亚FB粉:15~25%,印度粗粉:5~25%。
2.根据权利要求1所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的组成及重量百分含量为:还原铁粉:5%,巴西卡粉:18%,巴西粗粉:21%,澳大利亚西部粉:20%,澳大利亚FB粉:20%,印度粗粉:16%。
3.根据权利要求1所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的化学成份范围为:TFe:61.5~62.5%,SiO2:4.5~5.5%,Al2O3:2~2.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
4.根据权利要求2所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的化学成份为:TFe:62.0%,SiO2:5.0%,Al2O3:2.25%,S:0.02%,P:0.055%,以重量百分比计。
5.根据权利要求1-4任一项所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉的同化温度为1250~1280℃,灼减量≤5%。
6.根据权利要求1或2所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中还原铁粉的化学指标为:TFe:70~90%,SiO2≤5%,Al2O3≤3%,S≤0.1%,P≤0.2%,以重量百分比计。
7.根据权利要求1或2所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中巴西卡粉的化学指标为:TFe:64.5~67.5%,SiO2≤2.5%,Al2O3≤2.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
8.根据权利要求1或2所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中巴西粗粉的化学指标为:TFe:59~63%,SiO2≤9%,Al2O3≤2.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
9.根据权利要求1或2所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中澳大利亚西部粉的化学指标为:TFe:56.5~58.5%,SiO2≤7.5%,Al2O3≤3.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计;澳大利亚FB粉的化学指标如下:TFe:57.5~59.5%,SiO2≤6.5%,Al2O3≤3.0%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
10.根据权利要求1或2所述的应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉,其特征在于,所述应用还原铁粉降本、增效的铁矿混匀粉中印度粗粉的化学指标为:TFe:60~63%,SiO2≤5.5%,Al2O3≤5.5%,S≤0.05%,P≤0.1%,以重量百分比计。
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